[发明专利]基于FPGA和高速串口的多通道心内电信号采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及数据采集系统，具体的说是一种特别适用于采集心内电信号的基于FPGA和高速串口通讯的多通道数据采集系统。

背景技术

心内电信号数据采集系统用于检测人体心脏左心房壁的电信号，对于确定房颤起源位置，进而进行消融治疗具有重要意义。目前市场上的心电采集模块主要是针对体表心电，体表心电与心内电信号具有很大差异，体表心电的数据采集系统并不能用于心内电信号采集，而且进行房颤治疗时，采点位置越多，诊断越精确，体表心电最多只有十二通道。通用型数据采集系统不适用于在大噪声中提取微弱信号，尤其是人体电生理信号。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)和高速串口的多通道心内电信号采集系统，以解决现有数据采集系统无法准确采集心内电信号的技术缺陷。

本发明提供的一种基于FPGA和高速串口的多通道心内电信号采集系统包括：

顺次连接的信号预处理模块、光电隔离模块、通道选择模块、增益可编程放大模块和模数转换模块；

FPGA控制模块，包括：数据采集控制子模块、数据缓存子模块、数字信号处理子模块和数据传输控制子模块，数据采集控制子模块分别与所述通道选择模块的地址选择端、增益可编程放大模块的增益控制端和模数转换模块的控制端、转换时钟端及数据读取时钟端连接，数据缓存子模块分别连接所述模数转换模块的输出端和所述数字信号处理子模块；

高速串口通讯模块，与所述数字信号处理子模块及数据传输控制子模块连接；以及

电源模块。

在上述的基于FPGA和高速串口的多通道心内电信号采集系统中，优选地，所述信号预处理模块的每个通道包括顺次连接的射频滤波和限压保护子模块、一级放大子模块、50Hz陷波子模块、低通滤波子模块、高通滤波子模块和二级放大子模块。

在上述的基于FPGA和高速串口的多通道心内电信号采集系统中，为了充分保障被测者人体安全，优选地，所述电源模块包括隔离电源子模块和普通电源子模块，隔离电源子模块为光电隔离模块的前端和信号预处理模块供电，普通电源子模块为其它功能模块供电。

在上述的基于FPGA和高速串口的多通道心内电信号采集系统中，为了方便系统进行扩展，满足对更多通道的需求，优选地，所述通道选择模块由复数个多选一模拟开关组合构成，地址选择信号由所述FPGA控制模块内的数据采集控制子模块提供。

在上述的基于FPGA和高速串口的多通道心内电信号采集系统中，优选地，所述模数转换模块具有复数个并行通道。

在上述的基于FPGA和高速串口的多通道心内电信号采集系统中，优选地，所述数据缓存子模块是在FPGA内部实现的FIFO存储器。

在上述的基于FPGA和高速串口的多通道心内电信号采集系统中，优选地，所述数字信号处理子模块是在FPGA内部实现的用于根据心内电信号特征对心内电信号进行数字滤波的FIR滤波器。

在上述的基于FPGA和高速串口的多通道心内电信号采集系统中，优选地，所述数据传输控制子模块向高速串口通讯模块提供的信号包括读写控制信号。

在上述的基于FPGA和高速串口的多通道心内电信号采集系统中，优选地，该采集系统还包括系统扩展模块和/或上位机，该系统扩展模块包括GPIO(General Purpose Input Output，通用输入/输出)和RS232接口，该上位机通过所述高速串口通讯模块与所述数字信号处理子模块连接。

在上述的基于FPGA和高速串口的多通道心内电信号采集系统中，为了达到较佳的采样精度，优选地，所述信号预处理模块和光电隔离模块均包括64个通道，所述增益可编程放大模块由八个增益可编程放大器组成，所述模数转换模块具有八个并行通道，所述通道选择模块由八个八选一模拟开关组成共64个输入端和八个输出端，通道选择模块的64个输入端对应连接光电隔离模块的64个通道，通道选择模块的八个输出端对应通过增益可编程放大模块的八个增益可编程放大器连接模数转换模块的八个并行通道。

本发明具有以下有益效果：